JP2000213362A - フライホイ―ル型発電機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の、発電機をフライホイールに内蔵した
フライホイール型発電機においては、冷却風は発電機の
冷却に加えてエンジンを僅かに冷却するのみであったの
で、エンジンの冷却が十分でなかった。また、フライホ
イール型発電機は、高出力化の傾向にあるが、発電機を
高出力化した場合には特にステータコイルの発熱量が増
大するため、ステータコイル等の冷却効果が高い冷却装
置が必要とされている。 【解決手段】 冷却風を取り入れるための冷却風取入口
２７・４１をシリンダケース４側に開口し、該冷却風取
入口２７・４１からの冷却風を発電機１５のステータコ
イル６へ案内する案内板４７を設け、該冷却風取入口２
７・４１を、シリンダヘッド２８下方に位置するシリン
ダケース４の側壁、及びオイルパン３１下方に位置する
シリンダケース４の底面に開口した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにより駆
動される発電機であって、該発電機をフライホイールに
内装したフライホイール型発電機の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンにより駆動される発
電機は知られており、例えば実開昭５８−６６８６０号
公報の如くである。これらの発電機は小型化を図るため
に、発電機を構成するロータ磁石とステータコイルと
を、エンジンのフライホイールの一側面に形成した凹部
に収納して構成するフライホイール型発電機としてい
た。そして、このようなフライホイール型発電機では、
フライホイール側面に冷却ファンを形成し、該フライホ
イールの回転に伴って生じる冷却風により発電機の冷却
を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のフライ
ホイール型発電機においては、冷却ファンによる冷却風
はフライホイール内の発電機の冷却を行うのみ、又は発
電機の冷却に加えてエンジンを僅かに冷却するのみであ
ったので、該発電機を駆動するエンジンの冷却が十分で
なかった。また、発電機をフライホイールに内蔵した構
成のフライホイール型発電機は、高出力化の傾向にある
が、発電機を高出力化した場合には特にステータコイル
の発熱量が増大することとなるため、ステータコイル等
の冷却効果が高い冷却装置が必要とされている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。即ち、請求項１においては、エンジ
ンにより駆動される発電機を、該エンジンのフライホイ
ール一側面に形成した凹部へ内装し、該フライホイール
他側面に冷却ファンを形成し、該フライホイールにフラ
イホイールの内側と外側とを連通してシリンダケース側
からの冷却風が通過する連通孔を形成したフライホイー
ル型発電機において、冷却風を取り入れるための冷却風
取入口をシリンダケース側に開口し、該冷却風取入口か
らの冷却風を発電機のステータコイルへ案内する案内板
を設けた。

【０００５】また、請求項２においては、前記冷却風取
入口を、シリンダヘッド下方に位置するシリンダケース
の側壁に開口した。

【０００６】また、請求項３においては、前記冷却風取
入口を、オイルパン下方に位置するシリンダケースの底
面に開口した。

【０００７】また、請求項４においては、前記エンジン
及び発電機を防音ケースにて覆い、該防音ケース下部に
形成され該防音ケース内に冷却風を導入する通風ダクト
からの冷却風を、シリンダケースの底面に開口した前記
冷却風取入口に導入した。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の冷却構造を有したフライホイール
型発電機を示す側面断面図、図２は同じくファンケース
を取り外した状態のフライホイール型発電機を示す正面
図、図３は冷却ファンに取り付けられた仕切板及び閉塞
板を示す側面断面図、図４はフライホイール型発電機を
覆う防音ケースの内部を示す側面図、図５は防音ケース
の底部に形成される通風ダクトの内部を示す底面図であ
る。

【０００９】まず、本発明の冷却構造を有するフライホ
イール型発電機を、例えば空冷式ガソリンエンジンに構
成した例について、全体構成を図１、図２により説明す
る。空冷式ガソリンエンジンに構成したエンジン１のク
ランク軸３の一端部にはフライホイール２が嵌合され、
該クランク軸３先端部（図１における右側端部）に外側
からエンドナット１２を螺嵌することで、該フライホイ
ール２がクランク軸３に固設され、一体的に回転可能に
構成されている。また、エンジン１のフライホイール２
固設側面においては、該エンジン１のシリンダケース４
に、支持部材であるコイルプレート５を介して多数極の
ステータコイル６が固設されている。

【００１０】前記フライホイール２の内側面には凹部２
ａを形成し、該凹部２ａの内周面に沿ってロータ磁石７
を固設している。該凹部２ａの中心部分には前記ステー
タコイル６を収納するためのスペースが形成されてお
り、該凹部２ａ内には、シリンダケース４に固設された
前記ステータコイル６が収納されており、該ステータコ
イル６はロータ磁石７に対向して略環状に配置されてい
る。前記フライホイール２外側面（図１における右側
面）の外周部には、外側方向に突出する複数の冷却ファ
ン９を形成している。

【００１１】また、フライホイール２の外周面は、その
一部を切り欠いて点火用マグネット８を固設しており、
該フライホイール２外周のヘッド部には点火コイル１０
を配設している。そして、該点火コイル１０のコイル本
体１０ａが、シリンダケース４の点火コイル取付けボス
２３によって該シリンダケース４へ取付けられ、該点火
コイル１０と前記点火用マグネット８とはお互いに対向
するように配置されている。さらに、該フライホイール
２の内側面端部には始動用のリングギア２１を嵌装し
て、セルモータによりエンジン１が始動されるように構
成している。そして、シリンダケース４のフライホイー
ル２配設側にはファンケース１１を取り付けて、該ファ
ンケース１１によって前記点火コイル１０やフライホイ
ール２等を覆っている。

【００１２】このように、ロータ磁石７及びステータコ
イル６をフライホイール２の凹部２ａ内に収納して発電
機１５を構成し、フライホイール２の回転により発電を
行い、該発電機１５により発電した電力を外部へ供給す
るように構成している。そして、フライホイール型発電
機は外部への電力供給が可能な発電機１５をフライホイ
ール２内に収納することで、軽量、且つ、コンパクトに
構成しており、クランク軸３の反フライホイール２配設
側端部からは、外部への動力取り出しを可能に構成し
て、様々な作業機を連結して駆動することを可能として
いる。

【００１３】また、前記ロータ磁石７は、非常に高い出
力エネルギーを有する、例えば希土類磁石等の強磁性永
久磁石により構成されている。ロータ磁石７の残留磁束
密度が大きくなると、それに比例して発電機出力は増大
するので、ロータ磁石７に強磁性永久磁石を用いている
本発電機１５はロータ磁石７の大きさを小さく構成する
ことを可能としている。従って、本フライホイール型発
電機は、コンパクトに構成しているにもかかわらず、非
常に大きな発電機出力を得ることができる。尚、本フラ
イホイール型発電機を構成するエンジン１は、水冷式若
しくは空冷式、又は、ディーゼルエンジン若しくはガソ
リエンジン等、特に形式を問うものではなく、何れの形
式であっても構成することが可能である。

【００１４】次に、前述のフライホイール型発電機の冷
却装置について説明する。図１、図２において、フライ
ホイール２外側面の外周部には、前述の如く、外側へ突
出する複数の冷却ファン９を設けており、該フライホイ
ール２の回転に伴う冷却ファン９の働きにより、ファン
ケース１１に形成された通風口２５を通じて、冷却風と
しての外気が該ファンケース１１内へ侵入するように構
成している。ファンケース１１内へ侵入した冷却風は冷
却ファン９の外周方向に送風され、点火コイル１０配設
部分を通過してシリンダヘッド２８まで達し、吸排気バ
ルブや点火プラグなどの高温部を冷却する。また、フラ
イホイール２の側壁２ｂは、ロータ磁石７やステータコ
イル６が内装される凹部２ａの外側に配置されており、
該側壁２ｂにはフライホイール２の内側と外側とを連通
する連通孔２２が複数形成されている。

【００１５】また、シリンダケース４におけるシリンダ
ヘッド２８下方の側壁には、冷却風取入口である冷却風
取入孔２７を開口し、前記冷却ファン９の吸引力によっ
て、該冷却風取入孔２７からファンケース１１内部へ冷
却風としての外気が侵入し、侵入した冷却風がシリンダ
ケース４下部とステータコイル６との間に形成される空
間２９や、シリンダケース４下部に配置されるオイルパ
ン３１の下方に形成される空間３２を通過するように構
成している。また、オイルパン３１の下方に位置するシ
リンダケース４下面には冷却風取入口である吸気口４１
が開口しており、該吸気口４１から冷却風としての外気
を前記空間３２内へ取り入れるように構成している。該
吸気口４１には導入ダクト４５を取り付けて、該導入ダ
クト４５により冷却風としての外気を吸気口４１へ案内
している。

【００１６】これらの吸気口４１及び冷却風取入孔２７
からの冷却風は、空間２９・３２を通過する間にオイル
パン３１を冷却した後、ステータコイル６の方向へ流れ
て該ステータコイル６を冷却する。この場合、吸気口４
１及び冷却風取入孔２７からの冷却風は、シリンダケー
ス４のフライホイール２側端部に配設される案内板４７
によりステータコイル６へ集中的に案内される。該案内
板４７は、冷却風取入孔２７よりも上方の位置から、吸
気口４１の反冷却風取入孔２７形成側まで、シリンダケ
ース４の形状に沿って略円弧状に形成されている。

【００１７】該案内板４７における冷却風取入孔２７の
上方に位置する部分には上部側板４７ａを形成して、冷
却風取入孔２７から取り入れられた冷却風が上方へ逃げ
ることを防止するとともに、案内板４７における吸気口
４１の反冷却風取入孔２７方向に位置する部分には下部
側板４７ｂを形成して、吸気口４１から取り入れた冷却
風が反冷却風取入孔２７方向へ逃げることを防止し、吸
気口４１及び冷却風取入孔２７から取り入れた冷却風を
案内板４７の範囲内に集めて、集中的にステータコイル
６を冷却することで冷却効果を高めている。その後、ス
テータコイル６を冷却した冷却風は、前記連通孔２２を
通じてフライホイール２の外側方向へ抜けていく。該連
通孔２２はフライホイール２の外側と内側とを連通する
ことで、冷却風通過孔として作用している。

【００１８】このように、シリンダヘッド２８下方の側
壁に冷却風取入孔２７を開口することにより、特に高温
となるシリンダヘッド２８の下方に位置する部分のステ
ータコイル６を、有効に効率良く冷却することができ、
発電機１５を高出力化した場合にもステータコイル６を
十分に冷却することが可能となる。また、オイルパン３
１の下方に位置するシリンダケース４下面に吸気口４１
を開口することにより、発電機１５のステータコイル６
を冷却するだけでなく、エンジン１のオイルパン３１を
も同時に冷却することができ、効率の良い冷却を行うこ
とができる。さらに、シリンダケース４のフライホイー
ル２側方向に案内板４７を設けることにより、冷却風取
入孔２７及び吸気高４１から取り入れた冷却風を集中的
にステータコイル６側へ案内することができ、ステータ
コイル６を重点的に冷却することが可能となって、高温
となるステータコイル６の冷却効率を向上させることが
できる。従って、発電機１５を高出力化した場合にもス
テータコイル６を十分に冷却することが可能となる。

【００１９】また、図１、図３に示すように、フライホ
イール２の側壁２ｂの外側面には、中央部を略すり鉢状
に形成し、途中部から外周方向へ向かって側壁２ｂと略
平行に延設された仕切板２６がボルト等により取り付け
られている。該仕切板２６は冷却ファン９の半径方向に
おける途中部まで延設されており、フライホイール２の
冷却ファン９形成側の空間、即ち側壁２ｂとファンケー
ス１１との間の空間を該冷却ファンの高さ方向に２分割
して、連通孔２２を外側から覆っている。

【００２０】これにより、吸気口４１及び冷却風取入孔
２７から取り入れられて、シリンダケース４側からステ
ータコイル６等を冷却し、連通孔２２を通じてフライホ
イール２の外側方向へ抜け出した冷却風は、フライホイ
ール２の側壁２ｂと該仕切板２６との間の空間を通っ
て、冷却ファン９の吸引力により該冷却ファン９の外周
方向へ送風される。また、通風口２５からファンケース
１１内に吸入された冷却風は、仕切板２６とファンケー
ス１１との間の空間を通って、冷却ファン９の吸引力に
より該冷却ファン９の外周方向へ送風され、エンジン１
のシリンダヘッド２８部等を直接冷却する。そして、ス
テータコイル６等を冷却した吸気口４１及び冷却風取入
孔２７からの冷却風は、通風口２５からの冷却風と冷却
ファン９の外周部で合流して、シリンダヘッド２８部等
を冷却する。

【００２１】即ち、吸気口４１及び冷却風取入孔２７か
らの冷却風と通風口２５からの冷却風とが冷却ファン９
より内周側で合流すると、両冷却風の流れが乱れて冷却
ファン９に吸引されにくくなるため、仕切板２６は、吸
気口４１及び冷却風取入孔２７からの冷却風と通風口２
５からの冷却風とが冷却ファン９の外周部へ送風される
までの間は合流しないように隔離して、両冷却風の流れ
が安定するように制御し、冷却ファン９による吸引が円
滑に行われるように、該両冷却風を冷却ファン９の方向
へ案内しているのである。尚、仕切板２６は、本実施例
のように冷却ファン９と別体に形成したものを該冷却フ
ァン９に取り付けるだけでなく、冷却ファン９と一体的
に形成することもできる。

【００２２】また、前記冷却ファン９の高さ方向の先端
部には略リング板状に形成された閉塞板３５が取り付け
られており、該閉塞板３５はボルト等によりフライホイ
ール２に固設されている。該閉塞板３５は、各冷却ファ
ン９間の空間を外側方向から閉塞しており、冷却ファン
９に吸引されて通風口２５からファンケース１１内に取
り込まれた冷却風が、外側の通風口２５側方向へ逆流し
てファンケース１１内から出ていってしまうことを防止
している。これにより、通風口２５からファンケース１
１内に取り込まれた冷却風が、冷却ファン９により円滑
に吸引されてエンジン１を冷却することが可能となる。
尚、閉塞板３５は、本実施例のように冷却ファン９と別
体に形成したものを該冷却ファン９に取り付けるだけで
なく、冷却ファン９と一体的に形成することもできる。

【００２３】また、ステータコイル６をシリンダケース
４に取り付けているコイルプレート５は、ボディ取付用
孔５ａを介してシリンダケース４に固設され、コイル取
付用孔５ｂを介してステータコイル６を固設している。
ここで、ステータコイル６は発電機１５の運転中には高
温となり、該発電機１５を高出力化した場合には特に高
温となるが、該ステータコイル６の熱はコイルプレート
５に伝達されて、該コイルプレート５から放熱すること
によっても冷却される。そこで、コイルプレート５に
は、例えば内周面に放熱フィン５ｃを形成して、ステー
タコイル６から伝達される熱を該放熱フィン５ｃから放
熱するように構成し、ステータコイル６の冷却効果を高
めるようにしている。これにより、発電機１５を高出力
化した場合においても、ステータコイル６の冷却を十分
に行うことが可能となる。尚、コイルプレート５に形成
する放熱フィンは、該コイルプレート５の内周面のみな
らず適宜箇所に形成することができる。

【００２４】次に、前述の如く構成したフライホイール
型発電機を防音ケースで覆った場合の冷却装置について
説明する。図４、図５においては、エンジン１及び発電
機１５により構成されるフライホイール型発電機が、車
軸５２に回転自在に支持される車輪５２によって移動可
能とされる防音ケース５１に内装されている。該防音ケ
ース５１の底部には通風ダクト５１ｂが形成され、該通
風ダクト５１ｂの上方に形成される機械室５１ａ内にエ
ンジン１及び発電機１５が配置されている。前記通風ダ
クト５１ｂの一側面には複数の吸入口６０が開口してお
り、該吸入口６０から冷却風としての外気を通風ダクト
５１ｂ内に取り込むように構成している。

【００２５】また、通風ダクト５１ｂの天井面には、該
通風ダクト５１ｂと機械室５１ａとを連通する通気口６
１・６２を開口して、吸入口６０から取り入れられた冷
却風が通風ダクト５１ｂを通じて機械室５１ａ内に流入
するように構成している。さらに、エンジン１下方に位
置する部分の通風ダクト５１ｂの天井面には導入口６３
を開口して、該導入口６３とシリンダケース４下面に開
口する前記吸気口４１とを導入ダクト４５により連結し
ている。該導入ダクト４５により導入口６３と吸気口４
１とを連結することにより、シリンダケース４内の前記
空間３２に、吸入口６０から取り入れられ通風ダクト５
１ｂを通じて供給される冷却風が直接導入されるように
している。

【００２６】尚、通風ダクト５１ｂ内には取り込んだ冷
却風の流れを制御する仕切板６４が設けられており、吸
入口６０から通風ダクト５１ｂ内に侵入して冷却風が、
通気口６１、導入口６３、及び通気口６２の順に到達す
るように構成している。

【００２７】このように、フライホイール型発電機を防
音ケースで覆った場合には、通風ダクト５１ｂからの冷
却風を、エンジン１のシリンダケース４の底面に開口し
た吸気口４１に導入するように構成することにより、冷
却風として取り込んだ新鮮な外気をシリンダケース４内
に直接導入することができるので、オイルパン３１やス
テータコイル６等を効率的に冷却することができて、さ
らに高い冷却効果を得ることが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如
く、冷却風を取り入れるための冷却風取入口をシリンダ
ケース側に開口し、該冷却風取入口からの冷却風を発電
機のステータコイルへ案内する案内板を設けたので、冷
却風取入孔及び吸気高といったシリンダケース側に開口
した冷却風取入口から取り入れた冷却風を集中的にステ
ータコイル側へ案内することができ、ステータコイルを
重点的に冷却することが可能となって、高温となるステ
ータコイルの冷却効率を向上させることができる。従っ
て、発電機を高出力化した場合にもステータコイルを十
分に冷却することが可能となる。

【００２９】さらに、請求項２記載の如く、前記冷却風
取入口を、シリンダヘッド下方に位置するシリンダケー
スの側壁に開口したので、特に高温となるシリンダヘッ
ドの下方に位置する部分のステータコイルを、有効に効
率良く冷却することができ、発電機を高出力化した場合
にもステータコイルを十分に冷却することが可能とな
る。

【００３０】さらに、請求項３記載の如く、前記冷却風
取入口を、オイルパン下方に位置するシリンダケースの
底面に開口したので、冷却風取入口から取り入れた冷却
風により、発電機のステータコイルを冷却するだけでな
く、エンジンのオイルパンをも同時に冷却することがで
き、効率の良い冷却を行うことができる。

【００３１】さらに、請求項４記載の如く、前記エンジ
ン及び発電機を防音ケースにて覆い、該防音ケース下部
に形成され該防音ケース内に冷却風を導入する通風ダク
トからの冷却風を、シリンダケースの底面に開口した前
記冷却風取入口に導入したことにより、冷却風として取
り込んだ新鮮な外気をシリンダケース内に直接導入する
ことができるので、オイルパンやステータコイル等を効
率的に冷却することができて、さらに高い冷却効果を得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却構造を有したフライホイール型発
電機を示す側面断面図である。

【図２】同じくファンケースを取り外した状態のフライ
ホイール型発電機を示す正面図である。

【図３】冷却ファンに取り付けられた仕切板及び閉塞板
を示す側面断面図である。

【図４】フライホイール型発電機を覆う防音ケースの内
部を示す側面図である。

【図５】防音ケースの底部に形成される通風ダクトの内
部を示す底面図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ フライホイール ４ シリンダケース ６ ステータコイル ９ 冷却ファン １５ 発電機 ２５ 通風口 ２７ 冷却風取入孔 ２８ シリンダヘッド ３１ オイルパン ３２ （シリンダケース内の）空間 ４１ 吸気口 ４５ 導入ダクト ４７ 案内板 ５１ 防音ケース ５１ａ 機械室 ５１ｂ 通風ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 77/13 Ｆ０２Ｂ 77/13 Ｃ Ｈ０２Ｋ 9/02 Ｈ０２Ｋ 9/02 Ｂ (72)発明者 西川 忠彦 大阪府大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (72)発明者 木村 勘三 大阪府大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 Ｆターム(参考） 5H609 BB03 BB13 BB18 PP02 PP06 PP09 PP11 PP17 QQ02 QQ12 QQ13 QQ23 RR03 RR06 RR07 RR16 RR22 RR24 RR27 RR32 RR36 RR38 RR42 RR43 RR63 SS12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動される発電機を、該
   エンジンのフライホイール一側面に形成した凹部へ内装
   し、該フライホイール他側面に冷却ファンを形成し、該
   フライホイールにフライホイールの内側と外側とを連通
   してシリンダケース側からの冷却風が通過する連通孔を
   形成したフライホイール型発電機において、冷却風を取
   り入れるための冷却風取入口をシリンダケース側に開口
   し、該冷却風取入口からの冷却風を発電機のステータコ
   イルへ案内する案内板を設けたことを特徴とするフライ
   ホイール型発電機の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記冷却風取入口を、シリンダヘッド下
   方に位置するシリンダケースの側壁に開口したことを特
   徴とする請求項１に記載のフライホイール型発電機の冷
   却装置。
3. 【請求項３】 前記冷却風取入口を、オイルパン下方に
   位置するシリンダケースの底面に開口したことを特徴と
   する請求項１に記載のフライホイール型発電機の冷却装
   置。
4. 【請求項４】 前記エンジン及び発電機を防音ケースに
   て覆い、該防音ケース下部に形成され該防音ケース内に
   冷却風を導入する通風ダクトからの冷却風を、シリンダ
   ケースの底面に開口した前記冷却風取入口に導入したこ
   とを特徴とする請求項３に記載のフライホイール型発電
   機の冷却装置。